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Elektrische Stromvertellungsanlage zur Gewinnung von Stickstoffverbindungen aus
Gasgemischen.
Es ist bereits bekannt, dass beim Durchschlagen von elektrischen Funken durch die Luft aus derselben sauerstoffhältige Stickstoffverbindungen entstehen.
Es ist auch schon bekannt, dass in mit Wechselströmen arbeitenden Apparaten, in denen Gase der Einwirkung von Wechselströmen ausgesetzt werden, eine höhere Frequenz der Oszillationen durch die Anwendung eines zur Entladungsstrecke parallel geschalteten Kondensators erreicht werden kann.
Vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass nicht nur eine bestimmte hohe Frequenz der elektrischen Oszillationen, sondern ausserdem eine geringe Stromstärke und eine sehr hohe Spannung erforderlich sind, um eine lohnend Ausbeute an Stickstoffverbindungen zu erreichen.
Die den Gegenstand vorliegender Erfindung bildende Stromverteilungsanlage genügt dieser dreifachen Bedingung dadurch, dass in einem und demselben Induktionsstromkreis mehrere Entladungsstrecken in bekannter Weise parallel eingeschaltet sind, mit deren jeder in Serie ein Kondensator und eine Drosselspule geschaltet sind.
Der InduktionsstrornluC1Îs liefert in bekannter Weise die hohe Spannung, welche kaum unmittelbar durch l'lno Stromer7. 0ugungsmaschine zu erreichen wäre und welche orforderlich ist, um eine genügend lange Funkenstrecke und hiedurch eine genügende Borührungsnäche zwischen dem Flammenbogon und dem Gasgemisch herbeizuführen. Je höher die Stromspannung, um so besser fällt die Ausbeute an Stickstoffverbindungen aus, indem z. D. mit einer Stromspannung von 25000 Volt ein Flammenbogen von 8 cm Bogenlänge, mit einer Stromspannung von 50000 Volt bereits ein Flammenbogen von 24 cm
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länge erzielt wird.
Der Kondensator einer je-den Entladungsstrecke beschränkt durch seine Kapazität die Stromstärke in jeder derselben auf das erforderliche Mass.
Es ist bekannt, dass, wenn ein Wechselstromgenerator bezw. ein Induktionsapparat, ein Kondensator und eine Funkenstrecke in einem Schliessungskreis hintereinander geschaltet sind, in dem letzteren, sofern die Funkenstrecke im Verhältnis zu der der vorhandenen Spannung entsprechenden Schlagweite klein ist, oszillatorische Entladungen stattfinden, deren Frequenz eine Funktion der Kapazität und der Selbstinduktion des Schliessungskreises ist. Diese Frequenz ist durch die Formel
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gegeben, wobei t die Zeitdauer der Periode, L die Selbstinduktion und C die Kapazität des Schliessungskreises bedeutet.
Bei dieser Schaltungsweise nehmen die oszillatorischen Entladungen ihren Ausgleichweg durch den Wechselstromgenerator bezw. den Induktionsapparat, den Kondensator und die Funkenstrecke ; Selbstinduktion und Kapazität des Schliessungskreises und infolgedessen auch die Zeitdauer der Periode sind verhältnismässig gross.
Bei der angemeldeten Anlage ist aber mit den Polen der induzierten Wickelung des Transformators stets eine Mehrzahl von Entladungsstrecken, deren jede in Serie mit einem
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Kondensator geschaltet ist, parallel verbunden. Betrachten wir zwei solcher-parallel geschalteter Entladungsstrecken : sie bilden einen Schliessungskreis, dessen beide Kondensatoren periodisch durch den Transformator geladen worden, und zwar der eine Kondensator dem andern parallel ; in diesem Schliessungskreis finden ebenfalls oszillatorische Entladungen statt, welche aber ihren Ausgleichweg nicht mehr durch den Wechselstromgenerator bezw. durch die induzierte Wickelung des Transformators, sondern durch die beiden Kondensatoren und die Funkenstrecken hintereinander nehmen.
Die Frequenz dieser oszillatorischen Ent- ladungen ist nun nicht bedingt durch die Kapazität und Selbstinduktion des Wechselstromgenerators bezw. des Transformators, sondern durch die Kapazität der beiden Kondensatoren in Serie und durch die sehr geringe Selbstinduktion dieses Schliessungskreises.
Wenn dieser Schliessungskreis keine Induktionsspulen enthielte, so würde die Frequenz der Oszillationen infolge der geringen Kapazität der hintereinander geschalteten Kondensatoren und des Mangels an Selbstinduktion Millionen von Perioden pro Sekunde erreichen, welche Frequenz für die Gewinnung von Stickstoffverbindungen ungünstig ist Um diese Frequenz auf das als günstig erkannte Mass von zirka 6000 bis 10000 Wechseln pro Sekunde herabzusetzen, ist in jeder Entladungsstrecke mit den Entladungselektroden und dem Kondensator eine kleine Induktionsspule in Serie geschaltet.
Bei der bekannten Anwendung eines parallel zu einer einzelnen Entladungsstrecke geschalteten Kondensators ist letzterer eben infolge davon, dass er parallel zur Entladungsstrecke geschaltet ist, nicht imstande, in letzterer bei hoher Spannung Kurzschlüsse zu vermeiden, während bei der vorliegenden Anlage, wo Kondensator und Entladungsstrecke hintereinander geschaltet sind, die Stromstärke in letzterer unter allen Umständen durch die Kapazität des Kondensators bedingt ist, also ein Kurzschluss gar nicht stattfinden kann. Die vorliegende Anlage gestattet somit die Verteilung grosser Energiemenge bei sehr hoher Spannung auf eine Vielheit von Entladungsstrecken, unter Ausschluss der Möglichkeit von Kurzschlüssen in denselben.
Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Ernndungsgegenstandes dargestellt.
Es bezeichnet a die von einer Stromquelle o gespeiste Primärwickelung eines Transformators und c die induzierte oder Sekundärwickelung desselben. In den Stromkreis der letzteren sind die Entladungsstrecken e/, e f... parallel eingeschaltet, mit deren jeder in Serie ein Kondensator 9 und eine kleine Drosselspule h geschaltet sind. In den Stromkreis der Sekundärwickelung c ist parallel zu den Entladungsstrecken e f, e f... noch eine grössere Drosselspule i eingeschaltet.
Zwischen den Entladungselektroden e, f entladet sich der in die Sekundärwickelung c induzierte, hochgespannte Wechselstrom im Flammenbogen und veranlasst hiedurch das Entstehen von Stickstoffverbindungen aus dem die Flammenbögen umgebenden Gasgemisch (atmosphärische Luft etc.). Die Elektroden e, f sind in Kammern k angeordnet, welche mit den nötigen Zuführungsmitteln für das Gasgemisch und Absorptions- oder Ableitungsmitteln für die gewonnenen Stickstoffverbindungen versehen sind.
Mittels der Drosselspule i kann bei richtiger Dimensionierung in bekannter Weise die wattlose Komponente in dem Induktionsstromkreis verschwindend klein gemacht und hiedurch dieser Stromkreis bezw. die Stromquelle möglichst hoch belastet werden.
Um grössere Energieverluste durch Hysteresis und Wirbelströme im Transformator a, c zu vermeiden bezw. um zu verhindern, dass die Oszillationen von hoher Frequenz, welche in den Entladungsstrecken entstehen, durch den Transformator hindurchgehen, ist jeweilen eine Gruppe von Entladungsstrecken e/, e/... mit zugehörigen Kondensatoren und kleiner Drosselspule h an eine gemeinsame, zweckmässigerweise mit einem Eisenkern ver- sehene grössere Drosselspule 1 angeschlossen, welche bei richtiger Wahl ihres Selbst- induktionskoefnzienten dem Strom niederer Frequenz, wie ihn der Transformator liefert, zur Ladung der Kondensatoren und der Entladungsstrecken den Durchgang zu den letzteren gestattet, jedoch verhindert, dass die Oszillationen hoher Frequenz,
welche in den durch je zwei Entladungsstrecken nebst zugehörigen Kondensatoren und kleinen Drosselspulen gebildeten Schliessungskreisen entstehen, sich ausserhalb der letzteren fortpflanzen.
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